[发明专利]测量静电卡盘的静电力的装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造设备设计技术领域，特别涉及一种测量静电卡盘的静电力的装置。

背景技术

静电卡盘（electrostatic chuck，简称ESC或E-chuck）是刻蚀、光刻、PVD、CVD、离子注入等IC制造工艺中的一个通用部件，其核心功能是通过内部的静电电极产生静电力，将晶片均匀吸附在其上表面，以进行IC工艺过程。静电卡盘所产生的静电力大小及分布情况影响着晶片的平坦度和温度分布，从而对IC工艺性能造成较大影响，因此静电力大小及分布情况的检测在工艺过程的优化与控制中是不可缺少的一部分。需要为静电卡盘设计出一套功能检测设备，用于测量晶片在吸附状态下所受静电力的大小，以改善工艺性能，保证较高的晶片生产质量。

晶片与静电卡盘上表面之间的间隙值为微米量级，是决定静电力大小的一个重要参数，理论上静电力大小与间隙值的平方成反比例关系。要得到晶片处于正常吸附状态时的静电力大小，必须提出用以判别晶片吸附、脱附两种状态的合理依据。脱附的本质是，晶片所受静电力小于某一个值，不足以将晶片可靠地吸附在静电卡盘上，但对于这个阈值的判定依据目前还没有明确的规定或统一的共识。

国内外已有的测量装置，均是以某种方式给晶片施加外力使其脱附，通过直接观察或者传感器探测，在某一时刻间隙值达到预设值，则认为晶片成功脱附，此时所施加的外力即为晶片在工艺过程中所受静电力的大小。但静电力随间隙的增大而逐渐、平滑地减小，并非突变减小到零或某个小值，因此采用该判据是模棱两可、非常粗糙的，无法保证测量结果即为晶片在吸附状态下所受静电力的大小。

为此，本发明提出的测量装置，其目的并不在于测量出某一时刻的静电力大小，而是获得静电力大小随间隙大小变化的关系，从而找到工艺过程中的静电力最优值，据此可对静电卡盘的功能机理展开更加深入的研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单、检测方便且精度高的测量静电卡盘的静电力的装置。

根据本发明实施例的测量静电卡盘的静电力的装置，包括：真空腔体、静电卡盘、测力传感器、动力装置和测距传感器。具体而言，所述静电卡盘设在所述真空腔体内；所述测力传感器在靠近所述静电卡盘和远离所述静电卡盘的方向上可移动地设在所述真空腔体内，且所述测力传感器适于连接晶片；所述动力装置设在所述真空腔体上，且所述动力装置与所述测力传感器相连；所述测距传感器设在所述真空腔体内。

根据本发明实施例的测量静电卡盘的静电力的装置，具有测力传感器与测距传感器，可以通过测力传感器检测静电卡盘对晶片的静电力，而通过测距传感器检测晶片与静电卡盘之间的间距或间距的变化，从而得出静电力与距离之间的关系，可以获得更加完整精确的数据。在采用静电卡盘生产集成电路的过程中，可以有效的调节静电力，从而提高生产效率和质量。

另外，根据本发明上述实施例的测量静电卡盘的静电力的装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述静电卡盘设在所述真空腔体内的底部，且所述动力装置设在所述真空腔体的顶部。由此，传感器探头布置于晶片上方，实现无损检测，得到更符合实际工艺过程的结果。静电卡盘从腔室底部进行安装，以容纳和保护静电卡盘底部与氦气提供装置、射频电源、静电电源等辅助装置的管道或电缆连接，并且易于保证静电卡盘的安装位置精度，便于更换和拆卸。

根据本发明的一个实施例，所述真空腔体的底壁上设有安装孔，所述静电卡盘上设有与所述安装孔配合以封闭所述安装孔的安装法兰。由此，便于安装静电卡盘，提高了装置的装配效率。

根据本发明的一个实施例，所述安装法兰与所述真空腔体通过螺栓连接。由此，进一步地提高了安装效率，且便于安装和拆卸，便于静电卡盘的更换或维护。

根据本发明的一个实施例，所述动力装置包括直线电机，所述真空腔体的顶壁上设有支架，所述直线电机设在所述支架上，且所述直线电机的输出轴伸入所述真空腔体与所述测力传感器相连。由此，采用直线电机直接带动晶片，避免了中间传动机构可能引起的误差与晶片脱附不均匀情况，同时结构紧凑，所需空间小，将晶片与静电卡盘上表面的间隙转化为晶片在运动过程中的竖直位移来进行测量。

根据本发明的一个实施例，所述直线电机的输出轴与所述真空腔体之间设有磁流体密封圈。由此，便于真空腔体的密封。

根据本发明的一个实施例，所述测力传感器上设有适于连接晶片的吸盘。由此，便于安装晶片，使晶片稳定，提高了测量装置的稳定性。